Spesifikk fuktighet

Den spesifikke fuktigheten (HS eller $q$ ), eller vanninnholdet ( $Y$ ), er forholdet mellom massen av vann i luften og massen av fuktig luft. Ikke forveksles med blandingsforholdet , som er forholdet mellom massen av vann i luft og massen av tørr luft.

Maksimal spesifikk fuktighet i en metningstilstand, kalt spesifikk fuktighet ved metning , er notert $HS s$ eller $q s$ .

På et diagram over fuktig luft $q = f (T)$ er den konstante spesifikke fuktighetskurven en horisontal linje.

I motsetning til relativ eller absolutt fuktighet, bevares spesifikk fuktighet under en endring i luftmassens høyde eller temperatur, så lenge det ikke er kondens eller fordampning. Årsaken er at ett kilo luft eller damp forblir ett kilo, uavhengig av luftens trykk eller temperatur. Så når du oppgir den spesifikke luftfuktigheten, betyr ikke høyden på luftpakken noe. Dette forblir gyldig så lenge dampmengden forblir konstant, så det bør ikke være noen endring i fysisk tilstand. Til tross for denne fordelen er måling av spesifikk fuktighet vanskelig og må vanligvis utføres av et laboratorium.

Tilnærming til spesifikk fuktighet

Ved å merke $p$ lufttrykket og $e$ partialtrykket til vanndamp, kan vi beregne den spesifikke luftfuktigheten fra følgende formel:

{\ displaystyle q \ approx {\ frac {0 {,} 622 \; e} {p-0 {,} 378 \; e}} ~}

Demonstrasjon

I denne demonstrasjonen definerer den første termen mengden som er vurdert, og de følgende er ekvivalenter eller tilnærminger. Følgende betegnelser brukes: hum - fuktig luft; tørr - tørr luft; W - vann (vann). Bare de to siste begrepene har praktisk interesse, mens de andre bare brukes til demonstrasjonen.

{\ displaystyle q = {\ frac {m _ {\ mathrm {W}}} {m _ {\ mathrm {hum}}}} = {\ frac {m _ {\ mathrm {W}}} {m _ { \ mathrm {sec}} + m _ {\ mathrm {W}}}} = {\ frac {\ frac {m _ {\ mathrm {W}}} {V}} {{\ frac {m _ {\ mathrm {sec}}} {V}} + {\ frac {m _ {\ mathrm {W}}} {V}}}} = {\ frac {\ rho _ {\ mathrm {W}}} {\ rho _ {\ mathrm {sec}} + \ rho _ {\ mathrm {W}}}}}

{\ displaystyle q = {\ frac {\ rho _ {\ mathrm {W}}} {\ rho _ {\ mathrm {sec}} + \ rho _ {\ mathrm {W}}}} = {\ frac {\ frac {e} {R _ {\ mathrm {W}} \ cdot T}} {{\ frac {pe} {R _ {\ mathrm {sec}} \ cdot T}} + {\ frac {e} {R _ {\ mathrm {W}} \ cdot T}}}} = {\ frac {e \ cdot M _ {\ mathrm {W}}} {(pe) \ cdot M _ {\ mathrm {sec}} + e \ cdot M _ {\ mathrm {W}}}} = {\ frac {{\ frac {M _ {\ mathrm {W}}} {M _ {\ mathrm {sec}}}} \ cdot e} {p - \ left (1 - {\ frac {M _ {\ mathrm {W}}} {M _ {\ mathrm {sec}}}} \ right) \ cdot e}} \ approx {\ frac {0 {,} 622 \ cdot e} {p-0 {,} 378 \ cdot e}} \ ca 0 {,} 622 \ cdot {\ frac {e} {p}}}

der, i henhold til den ideelle gassloven:

{\ displaystyle \ rho _ {\ mathrm {W}} = {\ frac {e} {R _ {\ mathrm {W}} \ cdot T}} \ quad {\ mbox {with}} \ qquad R _ {\ mathrm {W}} = {\ frac {R} {M _ {\ mathrm {W}}}}

{\ displaystyle \ rho _ {\ mathrm {sec}} = {\ frac {pe} {R _ {\ mathrm {sec}} \ cdot T}} \ quad {\ mbox {with}} \ qquad R _ {\ mathrm {sec}} = {\ frac {R} {M _ {\ mathrm {sec}}}}

med merknadene:

m x - Masser
ρ x - Volummasser
ρ hum - Tetthet av fuktig luft
V - Volum av fuktig luft
R W - Individuell vannkonstant
R sek - Individuell konstant tørr luft
R - Ideell gasskonstant
T - Temperatur
M W - Molar masse av vann = 18,01528 g / mol
M sec - Molar masse tørr luft = 28,9644 g / mol ( standardisert atmosfære )
e - Delvis trykk av vanndamp
p - Lufttrykk
E - Mettende damptrykk

Ved å betegne det mettede damptrykket $E$ , er den spesifikke metningsfuktigheten $q s$ derfor per definisjon:

{\ displaystyle q _ {\ mathrm {s}} \ approx {\ frac {0 {,} 622 \; E} {p-0 {,} 378 \; E}} ~}

Omdannelse

I henhold til de empiriske formlene til Nadeau og Puiggali kan spesifikk fuktighet uttrykkes som en funksjon av relativ fuktighet ved forholdet:

{\ displaystyle \ mathrm {HS} = {\ frac {0.622 \; p _ {\ mathrm {sat}} \! \ left (\ theta \ right) \; \ mathrm {HR}} {101 \, 325-p_ {\ mathrm {sat}} \! \ left (\ theta \ right) \; \ mathrm {HR}}}}

{\ displaystyle p _ {\ mathrm {sat}} \ left (\ theta \ right) = \ exp \ left [{23.3265 - {\ frac {3 \, 802.7} {\ theta +273.18}} - \ left ({ \ frac {472.68} {\ theta +273.18}} \ høyre) ^ {2}} \ høyre]}

med:

Relativ luftfuktighet (mellom 0 og 1)
HS, spesifikk luftfuktighet i kg vann / kg luft
$θ$ , temperaturen i ° C (mellom 0 og 45 ° C )
$p sat ( θ )$ , det mettede damptrykket i Pa .

Eksempel: RH = 50%, $θ$ = 20 ° C ⇒ $p sat ( θ )$ = 2336 Pa og HS = 0,00726 kg vann / kg hum luft .

Merknader og referanser

Tørking: fra fysiske prosesser til industrielle prosesser , Tec & Doc-Lavoisier, 1995 ( ISBN 2-7430-0018-X )

Se også